Conception et synthèse de dendrimères séquencés de type Janus : Etude de leur organisation supramoléculaire
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The chemistry of fractal molecules such as dendrimers has arose a lot of interest over the past twenty years, but it is only recently that systems combining both a dendritic scaffold and termini functionalised by mesogenic end-groups have been reported. Liquid Crystal Dendrimers (LCDs) represent a new class of mesomorphic materials, showing interesting properties, with additionally potential uses in various areas of materials science such as new functionalised materials with possible applications in medicine and pharmacology, catalysis, toxicology etc. The object of this thesis is the design and the synthesis of new dendritic liquid crystal materials possessing a segmented structure (i. E. Two hemispherical segments with antagonist chemical character: hydrophilic and hydrophobic, or liphophilic and liphophobic) via a convergent method. Two series of dendrimers were prepared: amphiphilic and semifluorinated. In this work, the physical and chemical properties as a function of generations, particularly the thermotropic properties of liquid crystals and of Langmuir films in block-segmented dendrimers, have been studied and analysed in detail. Most of the amphiphilic compounds displayed thermotropic mesomorphism, where columnar and cubic mesophases were recognized. The formation of liquid and solid Langmuir films was observed. A study of the thermotropic behaviour of semifluorinated dendrimers showed the strong influence of the fluorinated fraction on the thermodynamical stability of columnar and smectic mesophases, which revealed to be more stable in the same temperature range than the mesophases of the amphiphilic analogues. Molecular engineering of segmented block dendrimers has been proved to be powerful in obtaining new mesomorphic macromolecular materials exhibiting also lyotropic properties; this can be considered as being an interesting approach to biological systems.
Abstract FR:
Les dendrimères sont des macromolécules hyperbranchées multifonctionnelles basées sur une architecture arborescente. En particulier, les matériaux dendritiques se sont révélés être une source assez originale pour la conception de nouveaux types de produits mésomorphes. En effet, ces systèmes présentent plusieurs avantages comme la possibilité de moduler la microségrégation par modification du coeur, des branches ou de la surface, permettant de fait le contrôle de l'organisation des mésophases et leur stabilité et donc ouvrant un nouveau champ d'investigation dans le domaine des cristaux liquides. Le but de ce travail de thèse a essentiellement consisté dans l'élaboration de nouveaux systèmes dendritiques segmentés et dans l'étude de leurs propriétés physico-chimiques en fonction de la génération et de la nature chimique des blocs, en considérant plus particulièrement les propriétés mésomorphes et de films minces de type Langmuir. Deux familles de nouveaux dendrimères segmentés ont été synthétisées selon la méthode convergente et divergente - dendrimères amphiphiles composés d'un bloc hydrophile et d'un bloc hydrophobe, et dendrimères semifluorés composés de blocs lipophobe et lipophile. Ces matériaux présentent des mésophases thermotropes dans lesquelles les dendrimères s'auto-organisent en phases smectiques, colonnaires et/ou cubiques selon le type d'architecture chimique intrinsèque de chaque composé. L'introduction du bloc fluoré augmente beaucoup la stabilité thermique par rapport aux analogues amphiphiles. Les dendrimères amphiphiles forment aussi des films minces homogènes de type Langmuir solides et liquides ce qui confirme leur nature de surfactant. En conclusion l'ingénierie moléculaire de dendrimères en blocs permet d'obtenir des matériaux à propriétés mésomorphes bien contrôlées et également de conduire à des objets macromoléculaires présentant des propriétés lyotropes, contribuant ainsi à l'élaboration de bio-molécules modèles.